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工程測試技術(shù) 復(fù)習(xí)資料2016版 武漢工程大學(xué)

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1、 第一章 信號分析基礎(chǔ) ⒈信息:描述事物運動的狀態(tài)和方式 ⒉信號:信息是客觀存在或運動狀態(tài)的特征,它總是通過某些物理量的形式表現(xiàn)出來,這些物 理量就是信號 ⒊信息與信號之間的關(guān)系:信號時信息的載體,是物質(zhì),具備能量;信息是信號所載的內(nèi)容,不等于物質(zhì),不具備能量。同一個信息,可以用不同的信號來運載;同一種信號,也可以運載不同的信息 ⒋諧波信號:在周期信號中,按正弦或余弦規(guī)律變化的信號。表達(dá)式為 圓頻率,頻率為,周期 ⒌周期信號的頻譜特性:①周期信號各諧波頻率必定是幾波平率的整數(shù)倍頻率分量(諧波性

2、) ②頻譜是離散的(離散性) ③有幅頻譜線看出,諧波復(fù)制總的趨勢是隨諧波次數(shù)增多而減?。ㄊ諗啃裕? 6.傅里葉級數(shù)定理:以T為周期的函數(shù),如果在[]上滿足狄利克雷條件,即在[]上滿足:①連續(xù)或只有有限個第一類間斷點 ②只有有限個極值點。則在[]上可展開成傅里葉級數(shù)。為基頻。連續(xù)點處: = = , 其中。 ⒏傅里葉變換的主要性質(zhì):①奇偶虛實性質(zhì) ②線性疊加性質(zhì) ③對稱性質(zhì) ④時間尺度改變性質(zhì) ⑤時移性質(zhì) ⑥頻移性質(zhì) ⑦卷積定

3、理 ⑧微分性質(zhì) ⑨積分性質(zhì) ⒐單位脈沖函數(shù)(函數(shù))的性質(zhì): 定義: 性質(zhì):①乘積性質(zhì) ②篩選性質(zhì) ③卷積性質(zhì) 第一章 測試裝置的基本特性 ⒈測試裝置的基本特性:測試裝置的靜態(tài)響應(yīng)特性和動態(tài)響應(yīng)特性 ⒉靜態(tài)測量的定義:如果測量時,測試裝置的輸入、輸出信號不隨時間而變化,則稱為靜態(tài)測量 ⒊常見靜態(tài)響應(yīng)特性的參數(shù):①靈敏度 ②非線性度:標(biāo)定曲線與擬合直線的偏離程度就是非線性度。 ③回程誤差:同樣測試條件下,若在全量程輸出范圍內(nèi),對于同一個輸入量所得到兩個數(shù)值不同的輸出量之間差值最大者為,則 ⒋線性定常系統(tǒng)及其主要性質(zhì): 線性定常系統(tǒng):滿足線性,當(dāng) 主要性質(zhì):①疊加性 ②比例

4、性 ③微分性 ④積分性 ⑤頻率保持性 ⒌常見測試裝置的傳遞函數(shù):①一階系統(tǒng): ②二階系統(tǒng):,其中 ⒍頻率響應(yīng)函數(shù):確定輸入、輸出信號兩者的幅值與相位之間的關(guān)系。即, 常見測試裝置的頻率響應(yīng)函數(shù):①一階系統(tǒng), ②二階系統(tǒng): ⒎測試裝置不失真測試的條件:要實現(xiàn)不失真測試,測試裝置的幅頻特性應(yīng)為常數(shù),相頻特性應(yīng)為直線(線性)。即 ⒏測試裝置對典型輸入信號的響應(yīng):①一階裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù) ②二階裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù) ③一階裝置的階躍響應(yīng) ④二階裝置的階躍響應(yīng)函數(shù) 第二章 傳感器轉(zhuǎn)換原理及應(yīng)用 ⒈傳感器定義:廣義—能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件裝置

5、 狹義—能把外界輸入的非電信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出的裝置 ⒉傳感器分類:①按被測物理量來分:位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、溫度傳感器等 ②按傳感器工作的物理原理來分:機械式、電氣式、輻射式、流體式傳感器等 ③按信號變換特征來分:物理型、結(jié)構(gòu)型傳感器 ④按傳感器與被測量之間的關(guān)系來分:能量轉(zhuǎn)換型、能量控制型傳感器 ⒊傳感器選用原則:靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、、精確度、測量方式 ⒋電阻式傳感器工作基本原理:能將被測物力量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化輸出 ①電位

6、計式:此類傳感器都由線圈、骨架和滑動觸頭等組成。線圈繞于骨架上,出頭可在繞線上滑動,當(dāng)滑動觸頭在繞線上的位置改變時,即實現(xiàn)了將位移變化轉(zhuǎn)換為電阻變化。 ②電阻應(yīng)變式:應(yīng)變片粘貼于北側(cè)構(gòu)建的便面時,在外力作用下,應(yīng)變敏感柵隨構(gòu)建一起變形,其電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化,由此可將被測量轉(zhuǎn)換成電阻的變化 ⒌電阻應(yīng)變式傳感器的典型應(yīng)用:①將應(yīng)變片粘貼于被測構(gòu)件上,直接用來測頂構(gòu)建的應(yīng)變或應(yīng)力 ②將應(yīng)變片粘貼于彈性元件上,于彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳感器 ⒍電容式傳感器、電感式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器工作原理: 電容式:以最簡單的評星

7、級板電容器為例—若不考慮邊緣效應(yīng),其電容量為其中ε為介質(zhì)的相對介 電常數(shù) ,對空氣,對真空,A為兩極板間的有效覆蓋面積(),δ為兩板間的距離() 。則知,只要ε、A或δ發(fā)生變化,則C改變。如果保持其中兩個參數(shù)不變,就可把另一個參數(shù)的單一變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化,再通過配套的測量電路,將電容的變化轉(zhuǎn)換為電量信號輸出。 電感式:渦流式與差動變壓器式。渦流式:在軸上開一鍵槽,靠近軸表面安裝一渦流傳感器。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時,傳感器與軸之間的間隙將變化,經(jīng)測量電路處理后,可得到與轉(zhuǎn)速成比例的脈沖信號。 磁電式:給予電磁感應(yīng)原理,把被測物理量轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動勢輸出。對一個匝數(shù)為W的線圈做切割磁力線運動時,或者

8、當(dāng)穿過該線圈的磁通Φ發(fā)生變化時,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 。感應(yīng)電動勢的大俠,取決于線圈匝數(shù)和磁通變化率。而磁通變化率與磁場強度、磁路磁阻、線圈運動速度有關(guān),只要改變其中一個參數(shù),就會改變線圈的感應(yīng)電動勢。 ⒎熱電效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、了解熱電偶的溫度補償 熱電效應(yīng):將兩種不同材料的金屬導(dǎo)體(或半導(dǎo)體),連接成閉合回路,把兩個節(jié)點分別置于不同溫度的熱源中,回路中就有電流產(chǎn)生,這種現(xiàn)象稱為熱點效應(yīng)。 產(chǎn)生電動勢的兩個條件是: ①閉合回路必須用兩不同的金屬材料構(gòu)成 ②閉合回路的兩節(jié)點必須具有不同的溫度 熱電偶的溫度補償方法:①冷端冰點恒溫法 ②計算校正法 ③補

9、償導(dǎo)線法 ④補償電橋法 第五章 信號調(diào)理方法 ⒈信號調(diào)理的作用:使傳感器的輸出信號經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)理,使之與后續(xù)環(huán)節(jié)相適應(yīng) 常見信號調(diào)理的環(huán)節(jié):電橋、放大器、濾波器、調(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等 調(diào)理的方法:轉(zhuǎn)換、濾波、放大 ⒉電橋的作用:將電阻,電容或電感器等電參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出。轉(zhuǎn)換的實質(zhì)是一種信息的傳遞,即通過電參量來控制工作電壓的幅值變化,從而將電參量變化的信息加到輸出電壓信號上,其能量由工作工作電源提供 ⒊電橋的平衡關(guān)系:當(dāng)電橋是個橋臂的阻抗值具備一定關(guān)系時,可使電橋的輸出=0,此時稱電橋處于平衡狀態(tài) ①直流電橋的平衡:,平衡條件為 ②交流電橋的平

10、衡:即,平衡條件為 ⒊信號的調(diào)制與解調(diào):先將微弱的緩變信號加載到高頻交流信號中去,然后利用交流放大器進(jìn)行放大,最后再從放大器的輸出信號中取出放大了的緩變信號,這種信號傳輸中的變換過程成為調(diào)制與解調(diào)。 ⒋濾波器:凡是可以是信號中特定的頻率成分提供,二極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統(tǒng) ⒌ 濾波器的的類型:①根據(jù)頻率特性不同:低通、高通、帶通、帶阻 ②根據(jù)物理原理不同分:機械式、電路式 ③根據(jù)處理信號的形式不同分:模擬濾波器(處理連續(xù)信號)、數(shù)字濾波器(處理離散信號) ⒍濾波器的作用:①將有用的信號與大量的干擾噪聲分離開來,這樣可以提高信號傳輸過程中的抗干擾性,提高信噪比

11、。②提高分析精度,降低對分析儀器的性能要求。③對動態(tài)信號進(jìn)行頻譜分析 ⒎錄波器的描述參數(shù):①通帶內(nèi)的幅頻特性用平均值來描述 ②上下截止頻率用-3dB截止頻率來描述 ③選擇性用倍頻程選擇性或濾波器因素來描述(越小,選擇性越好) ④分辨力用品質(zhì)因素Q來描述(Q越大,分辨力越高) ⒏A/D轉(zhuǎn)換的基本過程:分為三個步驟,即采樣、量化和編碼。了解A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理,A/D選擇原則。 ⒐A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理:①技術(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器(加減計數(shù)器+D/A轉(zhuǎn)換器+比較器)②逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器(比較器+N位寄存器+N位D/A轉(zhuǎn)換器+控制電路) ③雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器() ⒑A/D轉(zhuǎn)換器主要技

12、術(shù)指標(biāo):分辨力、轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度 ⒒A/D選擇原則:位數(shù)選擇,轉(zhuǎn)換速率,是否加采樣保持器,啟動轉(zhuǎn)換控制 第七章 信號分析儀及微機測試系統(tǒng) ⒈計算機測試系統(tǒng)常見結(jié)構(gòu)形式:①多路分時采集單端輸入結(jié)構(gòu)形式 ②多路同步采集分時輸入結(jié)構(gòu)形式 ③多路同步采集多通道輸入結(jié)構(gòu)形式 ⒉計算機測試系統(tǒng)設(shè)計原則:①確保性能指標(biāo)完全實現(xiàn) ②系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理 ③軟件設(shè)計選擇 ④安全可靠,有足夠抗干擾能力 第八章 虛擬儀器及工程工程應(yīng)用 ⒈虛擬儀器:在通用計算機平臺上加上一組軟件

13、和硬件或街頭其他儀器,用戶根據(jù)自己的需要定義和設(shè)計儀器 的測試功能,以實現(xiàn)對被測對象的數(shù)據(jù)采集、信號分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、可視化顯示等功能,完成測試、測量、控制等任務(wù)。 ⒉虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的區(qū)別:與傳統(tǒng)儀器相比,虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價格比及資源共享等方面都具有明顯的優(yōu)勢。它們的對比如下 ⒊虛擬儀器的組成:由計算機、儀器硬件、應(yīng)用軟件三要素構(gòu)成 ⒋虛擬儀器的應(yīng)用:①在測量方面的應(yīng)用 ②在自控方面的應(yīng)用 第九章 典型非電量參量的測量方法 ⒈位移測量:一般是在位移方向上測量物體的絕對位置或相對位置的變動量。包括線位移和角位移的測量。 ⒉位

14、移測量的方法及原理:①模擬式:將能將位移量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器與相應(yīng)的測量電路結(jié)合在一起,組成常用測量儀表進(jìn)行測量。 ②數(shù)字式:在數(shù)控機床和其他精密數(shù)控裝置中,將直線位移或角位移轉(zhuǎn)換為脈沖量輸出。 ⒊溫度測量的方法及原理: ⑴按原理和所用感溫元件不同分:①膨脹式(玻璃溫度計—熱脹冷縮原理,雙金屬溫度計—采用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬牢固地粘合在一起作為感溫元件,溫度變化時,通過金屬片的彎曲變形來帶動指針來指示相應(yīng)的溫度) ②壓力式(由溫包、毛細(xì)管和彈簧管組成的封閉系統(tǒng)。溫包放入被測介質(zhì)中,當(dāng)溫度發(fā)生變化時,封閉系統(tǒng)中的壓力隨之變化,通過彈簧管的變形帶動指針指示相應(yīng)的溫度) ③電阻式(利用金

15、屬或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化情況來顯示相應(yīng)的溫度值)④熱電式(利用金屬導(dǎo)體的熱點效應(yīng),將溫度轉(zhuǎn)換為熱電勢輸出)⑤輻射式(通過檢測被測物體的熱輻射強度來確定其溫度) ⑵俺測溫元件是否與被測物體接觸:接觸式(將測溫元件與被測物體直接接觸,是兩者進(jìn)行熱交換,達(dá)到平衡后,測溫元件的輸出即為被測物體的溫度值),非接觸式 ⒋壓力敏感元件:彈簧管、膜片、波紋管 ⒌常用壓力傳感器:膜片應(yīng)變式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、其他壓力變送器 ⑥應(yīng)力及應(yīng)變測量:應(yīng)變、應(yīng)力測量系統(tǒng)中的最重要環(huán)節(jié)是電阻應(yīng)變儀,電阻應(yīng)變儀中必不可少的構(gòu)件就是電橋。 電阻應(yīng)變儀常用的有:靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(低頻)、動態(tài)電阻應(yīng)變儀(中頻)、超動態(tài)電阻應(yīng)變儀(高頻) 計算機測試系統(tǒng)的組成及各部分的作用:輸入通道(對被測信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集),數(shù)據(jù)輸出通道(用來輸出和顯示測試結(jié)果),主計算機(核心部分,主要完成對信號數(shù)據(jù)的變換、分析和處理工作,同時還對輸入、輸出通道進(jìn)行控制管理,以協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作)。 5

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